Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка многослойных фотоннокристаллических структур на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия

Номер контракта: 14.577.21.0196

Руководитель: Козырев Евгений Николаевич

Должность руководителя:

Докладчик: Козырев Евгений Николаевич, заведующий кафедрой Электронные приборы

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
кристаллическая решетка, фотонный кристалл, фотоннокристаллический материал, 1d-, 2d-, 3d-кристаллы, фотонная запрещенная зона, квант энергии, оксид алюминия, пористый оксид алюминия, пленка оксида алюминия, преобразователи солнечной энергии.

Цель проекта:
Получение элементов фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия. Цели выполнения ПНИЭР Создание многослойных фотоннокристаллических структур (МФС) для фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия.

Основные планируемые результаты проекта:
Математическая модель процесса синтеза экспериментальных образцов наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия.
Лабораторный регламент получения экспериментальных образцов наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия методом самоорганизации.
Экспериментальные образцы наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия.
Лабораторный технологический регламент получения экспериментальных образцов МФС методом электрохимического анодирования алюминия.
Экспериментальные образцы МФС на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия.
Лабораторный технологический регламент получения фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия.
Экспериментальные образцы фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия.
Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка опытной партии многослойных фотоннокристаллических структур на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия для фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую», включающий технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.

Экспериментальные образцы наноструктурированного оксида алюминия должны иметь параметры:
а)толщина 0,1 – 100 мкм;
б) диаметр оксидной ячейки 60 – 600 нм;
в) диаметр поры 20 – 300 нм.
Экспериментальные образцы МФС должны иметь оптический контраст запрещенной фотонной зоны по коэффициенту отражения – не менее 1:10.
Коэффициент полезного действия экспериментальных образцов элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия – не менее 8%.



Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Краткая характеристика создаваемой продукции:

Элементы фотонных кристаллов и элементы преобразователей солнечной энергии в электрическую будут разработаны на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия.
Структура фотонных кристаллов характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. Поэтому фотонные кристаллы позволяют получить разрешенные и запрещенные зоны для энергии фотонов подобным энергиям носителей заряда в полупроводниках - это позволит использовать фотонные кристаллы в области нанофотоники. Наноструктурированный пористый оксид алюминия позволит создать микро и макропористые структуры от одного до трехмерных фотонных кристаллов вплоть до инфракрасного диапазона.
Технология производства кремниевых солнечных батарей весьма сложна, что приводит к их высокой стоимости. В последние годы перспективными являются преобразователи солнечной энергии в электрическую на основе использования полупроводниковых нанокристаллов или коллоидных квантовых точек, солнечных батарей Гретцеля и др. Проект предусматривает разработку преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированнго пористого анодного оксида алюминия с заполнением пор, в качестве рабочих, полупроводниковых материалов.
2. В отечественной и зарубежной литературе теоретические и экспериментальные данные носят разрозненный и зачастую противоречивый характер и нуждаются в уточнении, дополнении и систематизации. Нет полных экспериментальных данных об изготовлении наноструктурированного пористого оксида алюминия. Поэтому задачи поставленные в проекте являются новыми и актуальными.
3. В настоящее время разработка фотонных устройств и материалов для эффективного управления фотонами, а также для разработки эффективных и недорогих преобразователей солнечной энергии в электрическую является приоритетной задачей для отечественных и зарубежных исследователей.
4. Должны быть:
- выбраны и обоснованы направления исследований, методы и средства изучения структуры и свойств многослойных фотоннокристаллических структур на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия;
- создана математическая модель процесса синтеза экспериментальных образцов наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия;
- разработан лабораторный регламент получения экспериментальных образцов наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия методом самоорганизации;
- изготовлены и исследованы экспериментальные образцы наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия по разработанной Программе и методикам испытаний;
- разработан лабораторный технологический регламент получения фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия;
- изготовлены образцы элементов фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия;
- разработаны программы и методики испытаний экспериментальных образцов МФС, элементов фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия;
- разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка опытной партии многослойных фотоннокристаллических структур на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия для фотонных кристаллов и элементов преобразователей солнечной энергии в электрическую», включающий технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.



Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Электронная промышленность.
2. Использование фотонных кристаллов в области нанофотоники и использование эффективных и недорогих преобразователей солнечной энергии в электрическую в удаленных населенных пунктах горных территорий Северного Кавказа, где отсутствуют стационарные линии электропередачи.
3. Планируемые результаты позволят осуществить разработку новых технических решений в нано и оптофотонике.
4. Планируемые результаты могут повлиять на развитие исследований в рамках международного сотрудничества.

Текущие результаты проекта:
В настоящее время только началась реализация первого этапа данного проекта.